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1.2.1达西定律(线性渗透定律)达西定律(1856年)表达式:J=(H1-H2)/L其中:Q——渗透流量(出口处流量),亦即通过过水断面(砂柱各断面)A的流量,m3/d;volumetricflowrate.K——多孔介质的渗透系数,m/d;A——过水断面面积,m2;cross-sectionalareaofflow.H1、H2——上、下游过水断面的水头,m;L——渗透途径,m);J——水力梯度,等于两个计算断面之间的水头差除以渗透途径,亦即渗透路径中单位长度上的水头损失。达西实验装置达西定律的微分形式:达西定律的矢量形式:(2)达西公式讨论达西定律反映了能量转化与守恒。V与I的一次方成正比;当K一定时,当V增大时,水头差增大,表明单位渗透途径上被转化成热能的机械能损失越多,即V与机械能的损失成正比关系;当V一定时,K越小,水头差越大,即K与机械能的损失成反比关系。(3)达西公式适用范围Re<1-10,层流,适用,地下水低速运动,粘滞力占优势;Re>10-100,层流,不适用,地下水流速增大,为过渡带,由粘滞力占优势的层流转变为以惯性力占优势的层流运动;Re>100,紊流,不适用。达西定律的下限:地下水在粘性土中运动时存在一个起始水力坡度J0。当时及水力坡度J<J0时,几乎不发生运动。粘性土的渗透规律为:v=k(i-i0)2渗透系数、渗透率与导水系数(1)渗透系数(K)(hydraulicconductivity)V=KI,当I=1时,V=K,即K在数值上等于渗流速度,具有速度的单位,它又可以称为水力传导系数,反映含水介质对渗流阻力大小的系数。常用单位:m/d,cm/s。渗透系数是反映岩石透水性的指标,可以根据渗透系数的大小进行岩石透水性分级(表1-1)。岩土渗透性分级(G550287-1999)岩体的结构分类(GB50287-1999)渗透系数(K)的影响因素:①岩石的性质:粒度、成分、颗粒排列、充填状况、裂隙性质及其发育程度等,空隙大小起主导作用;②流体的物理性质:容重、粘滞性等。(2)渗透率(intrinsicpermeability)达西定律可表示为:式中——液体的密度(density);g——重力加速度;——动力粘度(thedynamicviscosityofthefluid);——测压水头。渗透率k——描述多孔介质本身的渗透性能的常数,表示介质能使流体通过其本身的性能,它不随渗透液体的物理、力学性质而变化。表征岩层渗透性能的参数;渗透率只取决于岩石的性质,而与液体的性质无关,记为k。单位为cm2或D,1D=9.8697×10-9cm2。管流公式:;缝流公式:多孔介质:;裂隙介质:于是有:或达西(D)的定义:当液体的动力粘滞度为0.001Pa·s,压强差为101325Pa的情况下,通过面积为1cm2、长度为1cm岩样的流量为1cm3/s时岩样的渗透率,记为D。尺度效应是指渗透系数与试验范围有关,随着试验范围的增大而增大的现象,K=K(x)。亦即抽水时间t长、降深s大的群孔抽水试验所得K较抽水时间t短、降深s小的抽水试验所得K大。(3)导水系数(transmisivity)Q=KMBJQ=Q/B=KMJ=TJ(1-19)式中T=KM,称为导水系数,反映含水层出水能力的水文地质参数,其物理意义是水力坡度为1时,通过整个含水层厚度上的单宽流量。导水系数是定义在一维或二维流中的水文地质参数。单位:m2/d。Transmissivity,alsoCoefficientofTransmissivity(T)—Theabilityofanaquifertotransmitwater.TherateatwhichwateroftheprevailingkinematicviscosityistransmittedthroughaunitwidthoftheaquiferunderaunitHydraulicGradient.Itisequaltoanintegrationofthehydraulicconductivitiesacrossthesaturatedpartoftheaquiferperpendiculartotheflowpaths.Also,therateatwhichwateristransmittedthroughaunitwidthofanaquiferunderaunithydraulicgradient.Transmissivityvaluesaregivenincubicmetersperdaythroughaverticalsectionofan